Sporedannelsesmodel kunne fremme medicin

Forskere fra Michigan State University har produceret eksperimentelle resultater og modelleringsresultater, der kaster lys over, hvordan en bestemt type enzym fungerer under sporedannelse, potentielt fremme menneskers sundhed og sygdomsforskning.

Arbejdet, offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Science , kan føre til nye strategier til at kontrollere dannelsen af ​​sporer - meget resistente celler, der fremmer persistens af nogle vigtige menneskelige patogener. Dette kunne have mere vidtrækkende konsekvenser, da disse enzymer er bredt bevaret i næsten alle levende organismer, inklusive mennesker.

"Ideen er, at hvis du forstår sporulationsprocessen, så kan du måske udtænke måder at hæmme det eller forbedre det, fordi der faktisk er nogle gode formål, sporer tjener, " sagde Lee Kroos, en professor i Institut for Biokemi og Molekylær Biologi i MSU College of Natural Science og undersøgelsens seniorforfatter. "For eksempel, folk konstruerer sporer til at vise ting på deres overflade for at lave vacciner eller noget, vi kan indtage, som et probiotikum."

En gruppe enzymer, kendt som intramembranproteaser, eller IMMP'er, regulere forskellige processer ved at skære proteiner i en cellulær membran eller nær membranoverfladen. Forskningen udført af Kroos og forskerholdet belyser, hvordan IMMP-enzymet interagerer med det protein, det skærer under sporulation - dannelsen af ​​hvilende bakterier. Enzymet og proteinet findes almindeligvis i sporedannende bakterier. At forstå, hvordan de to proteiner interagerer, er det første skridt mod at udtænke strategier til at kontrollere sporedannelsen.

"Disse IMMP'er er som sakse i en membran, fordi de skærer andre proteiner og frigiver dem fra membranen, " sagde Kroos, som også er en MSU AgBioResearch videnskabsmand. "De proteiner, de skærer, kan være transkriptionsfaktorer - proteiner, der regulerer andre gener - for eksempel, for at signalere en ændring i temperatur, og det er en måde at kommunikere på tværs af en membran."

Postdoc Sabyasachi Halder og kandidatstuderende Daniel Parrell i Kroos-gruppen, sammen med biokemi og molekylærbiologi kollega Michael Feig og Doug Whitten, proteomics facility director for MSU Research Technology Support Facility, fokuseret på en model for vigtige patogener som den, der forårsager miltbrand. Andre fætre til B. subtilis, kaldet Clostridia, forårsage sygdomme som stivkrampe og botulisme.

"Sporer er hvileceller; de har ikke brug for mad, og de er meget modstandsdygtige over for tørhed, varme og UV-lys, " sagde Kroos. "Det er en måde for celler at overleve på, når forholdene er dårlige. Det er rigtig vigtigt, fordi der er en række patogener, der danner sporer og forbliver i miljøet, indtil en passende vært er til stede."

Modellen kunne hjælpe med at udvikle lægemidler, der ville hæmme eller forstærke disse typer enzymer. Arbejdet har implikationer ud over sporulation, fordi enzymerne findes i mennesker og andre dyr, såvel som i planter.

"Vi studerer enzymerne i bakterier, fordi bakterier er nemme at studere, men vi forestiller os nogle af de grundlæggende ting, som vi lærer, vil blive fundet i de relaterede enzymer i andre organismer, " sagde Kroos. "F.eks. hos mennesker er der et beslægtet enzym, der er involveret i ekspressionen af ​​gener, der styrer kolesterol- og fedtsyremetabolismen og reagerer på visse former for stress, der forårsager proteinudfoldelse eller betændelse."